微弱信号检测

摘要： 针对强噪声环境下,旋转机械系统的微弱信号难以得到准确检测的问题,提出了一种基于自适应权重粒子群算法(APSO)和自适应多稳态随机共振(SMSR)相结合的微弱信号检测方法。首先,使用自适应多稳态随机共振作为基本检测方法,并在数值求解输出信号时,引入了二次采样法(TS),解决了随机共振对高频信号适应能力差的问题;然后,以输出信噪比作为适应度函数,使用粒子群算法(PSO)优化了多稳态系统结构参数;采用全局最优点距离的方案,对惯性权重进行了自适应调整,将粒子群算法改善为自适应权重粒子群算法;最后,设置了混有高强度高斯噪声的正弦小信号仿真试验,在此基础上,使用该方法完成了对机械系统微弱故障诊断实验。研究结果表明:该方法可以准确地突显出161.1 Hz故障频率成分,同时能够得到描述实际机械系统运转状态的倍频成分,具有准确的微弱信号检测能力。

摘要： 相比整数阶微积分,分数阶对一些具有记忆依赖性以及空间相关性的复杂系统的描述更简明与贴合。利用分数阶微积分的这一优点并结合广义郎之万方程阻尼具有幂律衰减特性,选择合理的核函数,将整数阶郎之万方程推广至分数阶。以此为理论基础,提出了一种分数阶双稳态随机共振系统的FPGA实现方法。对该系统进行了仿真实验验证,仿真结果表明:在调节至合适的分数阶阶数时,系统可以产生随机共振现象,有效提高微弱信号的信噪比,并且存在一个最优分数阶阶次,使得系统输出信噪比增益最大。

摘要： 针对旋转机械早期故障信号微弱,富含大量噪声的问题,提出麻雀优化算法(SSA)和随机共振(SR)相结合的微弱信号提取方法。首先,对大参数信号进行变尺度处理,使其满足SR的要求;其次,以信噪比作为目标函数,运用SSA算法优化SR模型的结构参数,利用系统的SR实现微弱信号信噪比的提高;最后,通过仿真信号验证所提出方法的有效性,并将该方法应用于轴承内圈故障和轻度磨损钻头微弱信号的提取中。结果表明:提出的方法对微弱信号的提取性能优于传统的SR模型以及PSO-SR模型,有效提高了信号信噪比,实现了故障微弱信号的提取与增强。

摘要： 针对旋转机械前期故障信号微弱、易被噪声淹没、故障特征难以提取的问题,提出一种聚合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)相结合的故障特征提取方法。首先,运用EEMD理论将振动信号分解为一系列的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),然后根据相关系数和均方根准则选取含有原始信号多的IMF分量构造观测信号,引入虚拟噪声通道;最后,通过FastICA算法将噪声与故障特征信号进行分离,并对分离出的有用信号进行频谱分析,突显故障频率。通过仿真信号验证所提出方法的有效性,并将其应用于轴承的内外圈故障识别,与传统的EEMD-WTD降噪方法对比,结果表明:所提出的方法能提取出清晰微弱故障特征信号,对低频噪声的抑制效果明显优于EEMD-WTD方法。

摘要： 为获得二维材料混合信号中微弱的调制信号,文中基于具有弱信号检测能力和大动态范围的CMOS图像传感器芯片S10122,选用ADI公司16位精度的LTC2204芯片和LTC1668芯片,使用两次采样模数转换(ADC)的方法设计一个大动态微弱信号检测电路。该电路在保证采样速率的前提下,可将16位ADC精度提高到18位,且采样速率达到20 MSPS。测试结果表明:文中电路能够有效地检测出微弱信号,且信号幅值随光强变化而变化。传感器采集到的信号能够通过USB模块有效传输至上位机,传输速率达到38.6 MB/s,实现了低精度ADC对微弱信号的高精度测量,满足实际探测需求。文中设计的两次采样电路具有电路结构简单、成本低、噪声干扰小的特点,与现有采样方法相比,具有更高的采样精度和速度,可为微弱信号的快速、高精度检测提供一种研究方向。

摘要： 数字锁相放大器以相敏检测技术为基本原理,能够准确地测量周期信号的幅值与相位信息。微弱信号中常常会包含直流分量、线性分量以及噪声分量等杂讯因素,这些杂讯均会对微弱信号中周期信号的幅度测量造成较大影响。分析微弱信号可能存在的误差,对锁相环算法进行优化设计并采用MATLAB仿真分析证明了算法的可行性。最后搭建了测试平台,通过模拟电流信号并在其中加入噪声信号,分别通过数字锁相环放大器进行幅值测量并分析,误差的大小在0.5%左右。

摘要： 为解决传统Duffing振子随机共振微弱信号检测效果较差的问题,提出新耦合Duffing振子随机共振微弱信号检测方法,通过构造一个新颖的非线性耦合形式将两个传统Duffing振子耦合在一起,并且以输出信噪比作为随机共振检测效果的评价指标,研究了各参数对输出信噪比的影响。在输出信噪比最大时确定了参数选取的范围,然后把相关参数代入该随机共振模型中进行微弱信号检测。同时将轴承外圈故障信号分别输入到传统Duffing振子随机共振和耦合Duffing振子随机共振模型中,通过对比发现,新耦合Duffing振子随机共振模型对轴承外圈故障信号的检测效果更优,为新耦合Duffing振子随机共振模型在实际工程中的应用提供了参考和依据。

摘要： 在微处理器系统中,使用数字信号处理技术实现的锁相放大器能显著提升确定小信号的检测能力,提升抗噪声能力同时具有灵活性,常用于各类微弱信号检测仪表中。以音频信号检测为例,基于STM32微处理器设计了数字正交锁相放大器,使用片内12 bit模数转换器获取音频信号,与内部产生的1 kHz参考信号进行正交锁相放大。经测试,系统可测量1μV峰-峰值微弱信号,幅度测量误差小于5%,角度误差小于1%,加入噪声(10倍有效信号幅度)后,幅度测量误差小于10%。此数字正交锁相放大器占用资源少、运算速度快,具有较高准确性。

摘要： 现有小型无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力计的研究工作对于后端控制与信号检测电路设计相对薄弱,控制和信号采集基本都是依靠商业检测仪器搭建而成。本文基于现场可编程门阵列(FP-GA)设计开发了一套完整的小型原子磁力计控制与信号检测电路,实现了探头气室加热和温度控制,探头信号锁相放大及闭环检测功能。气室加热温度满足130~160°C可调且控制精度可达±0.2°C,同时闭环测量灵敏度可达65 fT/√Hz,满足极弱磁信号探测需求。

摘要： 针对传统随机共振小信号检测无法对多参数进行同步调优的缺陷,本文提出了一种基于变种差分进化算法的随机共振混沌小信号检测方法。利用变种差分进化算法对Duffing振子的随机共振系统参数进行寻优,以系统输出信噪比为寻优问题的目标函数。为了验证算法的可行性,分别进行低频和高频小信号输入的仿真实验,在低频小信号检测实验中,输出信噪比较混沌变步长萤火虫优化算法平均提升1.98 dB;高频小信号检测实验中,结合外差式随机共振理论,能够准确恢复出高频小信号对应低频段处的小信号,进一步推导出高频小信号的存在;对实测海杂波数据进行仿真实验,实验结果表明该方法能够有效地检测出淹没在海杂波背景下的混沌小信号。

摘要： 微弱信号的特征提取是设备早期故障诊断中的关键问题之一.以平衡点参数p,q构造出一类对称三稳态势函数,进而提出微弱信号和噪声共同驱动的标准化三稳态随机共振模型,以实现低信噪比条件下的微弱信号检测.结合幅值变换方法和变尺度方法,提出一种三稳态调参随机共振模型.在充分研究参数调节规律的基础上,提出基于标准化三稳态系统调参随机共振的微弱信号检测方法.通过实验研究,验证该方法在旋转设备早期故障诊断中的应用可行性.

摘要： 为了快速准确地检测混沌背景中的微弱信号,提高网络泛化能力,本文利用改进教学优化算法优化贝叶斯回声状态网络的模型参数,提出了一种改进教学优化的混沌背景中微弱信号检测方法.通过建立混沌序列单步预测模型,分析预测误差的幅值,检测混沌背景中微弱瞬态信号和周期信号.对Lorenz系统和实测的海杂波数据进行实验研究,验证预测模型的有效性,结果表明,贝叶斯回声状态网络模型能快速有效地检测混沌背景中微弱信号,且具有更低的门限.

摘要： Duffing振子微弱信号检测方法是一种运用非线性动力学进行信号处理的技术.本文研究了Duffing振子随机共振双 稳特性和混沌振子检测微弱信号特性.应用随机共振法和混沌振子法对高斯白噪声背景中的微弱正弦信号进行检测,并运用matlab进行数值仿真,对比分析了两种检测方法的优缺点及各自的适用范围,提出了将两种检测方法综合利用的随机共振-混沌法.

摘要： 研究微弱信号检测技术,是声波遥传技术能够发展的前提条件.混沌是自然界中的一大类现象,利用混沌对初值的敏感性,将其应用到微弱信号检测中,其基本思想是:使混沌系统处于特定的状态下,将待测信号作为混沌系统特定参数的摄动加入混沌系统,根据系统是否发生状态迁移来检测微弱信号是否存在及确定其参数.本文利用混沌系统对特定小信号的敏感性来判定载波是否存在,提出一种基于Duffing系统的2FSK信号的检测方法,不需对信号的大小做出精确检测,并且由于混沌振子检测系统本身具有很好的抗噪性,该方法不需要对信号进行滤波处理就能将极低信噪比下的2FSK信号检测出来,更加适合于强噪声背景下的2FSK微弱信号检测.

摘要： 锁相放大技术可以实现强噪声中的微弱信号检测,在现代物理实验中得到广泛应用.本文介绍了锁相放大技术在噪声背景下检测微弱交流信号的原理,研制出一种结合锁相放大器使用的微弱信号检测教学设备及其实验系统.利用锁相放大器0E1022型进行噪声中微弱交流信号测量实验,验证该系统功能,为学生熟悉并掌握锁相放大技术等微弱信号检测处理提供了教学实验平台.

摘要： 介绍了锁相放大技术在噪声背景下检测微弱交流信号的原理,研制出一种结合锁相放大器使用的微弱信号检测设备及其实验系统.利用锁相放大器OE1022型进行噪声中微弱交流信号测量实验,验证了该系统功能.本系统同时还可以为学生熟悉并掌握锁相放大技术等微弱信号检测处理提供了教学实验平台.

摘要： 熵随机共振是布朗粒子在受限的媒介中运动时所发生的随机共振现象。在由不规则边界引起的熵势垒以及适当强度噪声和弱周期性驱动力的共同作用下,熵随机共振能使信号输出功率谱幅度增强,为淹没在强噪声中的微弱信号检测提供了一种思路。本文将熵随机共振应用到轴承故障检测中,初步数值仿真和实际轴承测试信号实验结果表明,熵随机共振在微弱特征提取和轴承故障检测中具有较好的效果。

摘要： 过套管电阻率测井能有效用于油气藏动态监测.针对我国自主研制的TCFR型过套管电阻率测井仪,介绍了该仪器的测量方法及电极系探测特性,多DSP纳伏级微弱信号检测系统研制,套管自适应式硬质合金低阻包氟密封伸缩缸电极设计,DDS合成大功率发射电路开发等方面的情况;仪器测量动态范围1-100 Ω·m,测量误差±7％,点测时间3min/dot,电极收放总时间小于45s,液压电极推靠力大于150N,测前不洗井刮蜡;在长庆、吐哈、华北等油田完成了11口井的现场试验,仪器电阻率测井数值准确,性能稳定可靠.

摘要： 在红外传感检测系统中,红外传感信息往往属于微弱信号,针对此,设计了一个检测系统方案和具有温度补偿功能的检测放大电路,该电路能够有效地抑制噪声;在此基础上,研究了一种传感信息的小波多尺度多阈值处理算法,该算法为了减少通用阈值去噪引起的信号失真问题,使用改进的阈值函数,在去噪过程中,算法通过设置一个正常数实现在软、硬阈值函数之间的灵活选择.试验研究表明,研究的硬件和软件信号处理与去噪方法对红外微弱传感信号的检测具有良好的效果.

摘要： 在红外传感检测系统中,红外传感信息往往属于微弱信号,针对此,设计了一个检测系统方案和具有温度补偿功能的检测放大电路,该电路能够有效地抑制噪声;在此基础上,研究了一种传感信息的小波多尺度多阈值处理算法,该算法为了减少通用阈值去噪引起的信号失真问题,使用改进的阈值函数,在去噪过程中,算法通过设置一个正常数实现在软、硬阈值函数之间的灵活选择.试验研究表明,研究的硬件和软件信号处理与去噪方法对红外微弱传感信号的检测具有良好的效果.

摘要： 本发明涉及一种微弱光信号处理装置及微弱光信号检测系统，微弱光信号处理装置包括光电转换电路、前置放大电路、基准电压输出装置、加法器和滤波电路；光电转换电路对输入的微弱光信号进行光电转换并输出微弱电信号至前置放大电路，前置放大电路对微弱电信号进行放大后输出放大电信号至加法器，基准电压输出装置输出基准电压信号至加法器，加法器对放大电信号和基准电压信号进行叠加后输出叠加信号至滤波电路，滤波电路对叠加信号进行去噪处理得到去噪信号。通过采用加法器对信号叠加，可以消除加法器内部运算放大器的输入失调电压，从而消除输入失调电压的影响，滤波电路的滤波去噪得到的去噪信号效果更好，可提高微弱光信号检测的准确性。

摘要： 本发明涉及一种微弱光信号处理装置及微弱光信号检测系统，微弱光信号处理装置包括光电转换电路、前置放大电路、基准电压输出装置、加法器和滤波电路；光电转换电路对输入的微弱光信号进行光电转换并输出微弱电信号至前置放大电路，前置放大电路对微弱电信号进行放大后输出放大电信号至加法器，基准电压输出装置输出基准电压信号至加法器，加法器对放大电信号和基准电压信号进行叠加后输出叠加信号至滤波电路，滤波电路对叠加信号进行去噪处理得到去噪信号。通过采用加法器对信号叠加，可以消除加法器内部运算放大器的输入失调电压，从而消除输入失调电压的影响，滤波电路的滤波去噪得到的去噪信号效果更好，可提高微弱光信号检测的准确性。

摘要： 本发明提出一种可鉴别信号来向的微弱光信号检测系统，所述微弱光信号检测系统包括电路基板，四象限光电探测器设置在电路基板一面，其余电子元件设置在电路基板另一面；所述的四象限光电探测器包括四只高灵敏度PIN光电二极管，平均对称分布在电路基板上，每个象限的位置布置一个高灵敏度PIN光电二极管做光电感应元件，将光信号转变为流过PIN光电二极管的电流信号；所述的四个PIN光电二极管的电流输出连接一放大电路，该放大电路对PIN光电二极管的电流输出执行电流到电压的转换和放大，依据所述的放大电路的四个电压输出来确定被光信号的来向和强弱。

摘要： 本实用新型公开了一种检测震动微弱信号滤去工频信号的电路，包括依次连接的电荷放大器、电压放大器、低通滤波器、峰值检波器和电压比较器。本实用新型电路通过电荷放大器提取出震动微弱信号并放大，通过低通滤波器滤去50Hz的工频信号，根据LED灯的亮灭情况反映震动微弱信号的大小。

摘要： 基于Duffing混沌系统的微弱信号检测装置的微弱信号检测方法，属于微弱信号检测领域，本发明为解决现有微弱信号检测的方法没有在硬件上验证在现实应用中的可行性，现有的微弱信号检测算法不适合在硬件上实现的问题。本发明所述微弱信号检测方法的具体过程为：信号发生器产生微弱信号并将此微弱信号发送至ADC；ADC采样后将数据发送至FPGA；FPGA将接收的数据作为Duffing方程的输入，利用波峰差值检测算法计算Duffing方程的数值解；FPGA根据数值解判断当前状态，进而获取输入信号的频率；FPGA将检测结果通过USB芯片发送至上位机。本发明用于信息通信中。

摘要： 本发明公开了一种基于改进半经典信号分析的微弱信号检测方法，包括以下步骤：(1)获取强噪声背景下包含微弱目标信息的振动信号；(2)对振动信号进行量子域转换，便于对量子域中的信号进行降噪处理和微弱目标信号检测；(3)对量子域中的信号进行特征提取；(4)利用自相关算法对量子域信号特征进行降噪处理；(5)对降噪后的量子域信号特征进行重构，将量子域信号恢复为时域信号，此信号即为所需微弱目标信号。本发明使半经典信号分析算法应用于微弱信号检测，解决了相关检测算法无法检测相关性噪声问题，精确检测‑30dB噪声下的微弱信号，有效改善信号信噪比，提高微弱信号检测精度，易于实现。

摘要： 基于Duffing混沌系统的微弱信号检测装置的微弱信号检测方法，属于微弱信号检测领域，本发明为解决现有微弱信号检测的方法没有在硬件上验证在现实应用中的可行性，现有的微弱信号检测算法不适合在硬件上实现的问题。本发明所述微弱信号检测方法的具体过程为：信号发生器产生微弱信号并将此微弱信号发送至ADC；ADC采样后将数据发送至FPGA；FPGA将接收的数据作为Duffing方程的输入，利用波峰差值检测算法计算Duffing方程的数值解；FPGA根据数值解判断当前状态，进而获取输入信号的频率；FPGA将检测结果通过USB芯片发送至上位机。本发明用于信息通信中。

摘要： 本发明涉及微弱信号检测技术领域，具体为一种具有信号增强功能的微弱信号检测装置，包括遥感检测光源反射镜和镜体，所述遥感检测光源反射镜包括机体，所述机体正面的上下两侧皆安装有镜体，所述机体的外侧安装有警示机构，所述警示机构包括警示筒，且警示筒为两组，所述机体的两侧皆固定连接有连接块，所述机体的底端安装有升降机构，所述机体的正面安装有清洁机构。本发明使得用户可快速的将该装置布置在路口，对周围车辆和行人进行警示，使用和收纳都较为方便，用户可方便的对机体的高度进行调节，便于用户在不同的安装环境的使用该装置，用户可方便的对镜体进行清洁，防止灰尘干扰检测结果。

摘要： 本发明公开了一种基于改进半经典信号分析的微弱信号检测方法，包括以下步骤：(1)获取强噪声背景下包含微弱目标信息的振动信号；(2)对振动信号进行量子域转换，便于对量子域中的信号进行降噪处理和微弱目标信号检测；(3)对量子域中的信号进行特征提取；(4)利用自相关算法对量子域信号特征进行降噪处理；(5)对降噪后的量子域信号特征进行重构，将量子域信号恢复为时域信号，此信号即为所需微弱目标信号。本发明使半经典信号分析算法应用于微弱信号检测，解决了相关检测算法无法检测相关性噪声问题，精确检测‑30dB噪声下的微弱信号，有效改善信号信噪比，提高微弱信号检测精度，易于实现。

摘要： 本实用新型提供一种微弱信号产生装置和微弱信号检测系统的试验设备，信号源产生微弱信号；检测模块根据所述微弱信号得到检测结果；判断模块根据检测结果评判微弱信号检测系统；其中，信号源是通过微弱信号产生装置得到，包括干泵、分子泵、真空腔体、电阻件和电压源；干泵和分子泵先后对真空腔体抽真空，使真空腔体内的压强达到一定值，然后通过电压源对电组件的灯丝提供电流、对吸收电极提供电压，从而通过电阻的引出电极产生微弱信号。本实用新型微弱信号产生装置能够获得更小更纯净的电流信号，试验设备对微弱信号检测系统进行准确的评价。